激光增材TC4表面纳米梯度层结构与性能研究

摘要

采用超音速微粒轰击技术在激光增材TC4表面制备了纳米梯度强化层,并采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计和磨损试验机对不同处理时间的纳米梯度强化层微观结构演变和力学性能进行了测试。结果表明,经超音速微粒轰击处理后,TC4合金在一定范围内形成梯度结构的塑性变形区,其表面形成纳米晶。随轰击时间的增加,变形区厚度增大、纳米晶粒尺寸逐渐减小,轰击360 s样品变形层厚度为500μm,晶粒尺寸可达10.4 nm。随着晶粒细化和塑性变形的加剧,组织中α′相含量增多,由细晶强化和相变强化共同作用,激光增材TC4合金硬度显著增大。当轰击时间为360 s时,样品的最高硬度为735.8 HV0.1,较未处理激光增材TC4合金提高约23%,表现出更优异的摩擦磨损性能,其磨损方式由以粘着磨损为主逐渐变为以磨粒磨损为主。